JP5434857B2 - 半導体モジュール - Google Patents
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Description
本発明は、複数の半導体素子を内蔵した半導体モジュールに関する。
電力変換装置等を製造するための部品として、図１１に示すごとく、半導体素子９２と、該半導体素子９２を封止する封止部材９３とを備えた半導体モジュール９１が従来から知られている（下記特許文献１参照）。
半導体モジュール９１は、それぞれ１個のＩＧＢＴ素子と、フリーホイールダイオードと、温度センス用ダイオードとを半導体素子９２として備える。また、半導体モジュール９１はパワー端子９４及び制御端子９５を備える。パワー端子９４及び制御端子９５は、半導体素子９２に電気的に接続されており、封止部材９３の側面９３１から突出している。また、制御端子９５は直角に折り曲げられている。
この半導体モジュール９１を６個組み合わせることにより、電力変換装置を製造することができる（図４参照）。電力変換装置を製造する際には、複数の半導体モジュール９１のパワー端子９４をバスバー等で電気的に接続すると共に、ＩＧＢＴ素子を制御するための制御回路基板９９を制御端子９５に接続する。制御回路基板９９には貫通孔９８が形成されている。制御端子９５の先端９５０を貫通孔９８に差し込むことにより、制御回路基板９９と制御端子９５とを電気的に接続する。
近年、複数のＩＧＢＴ素子を１個の半導体モジュール９１内に封止することが検討されている。例えば、電力変換回路を構成する６個のＩＧＢＴ素子を１個の半導体モジュール９１内に封止する。これにより、複数の半導体モジュール９１をバスバー等で接続する必要がなくなり、電力変換装置を容易に製造できるようになる。
しかしながら、封止する半導体素子９２の数が増えると、半導体モジュール９１から突出するパワー端子９４及び制御端子９５の数も増えるという問題がある。例えば、１個のＩＧＢＴ素子に対して５本の制御端子９５が必要な場合、６個のＩＧＢＴ素子を封止すると、図１２に示すごとく、合計３０本の制御端子９５が必要となる。これに伴い、半導体モジュール１が大型化してしまうという問題が生じる。
すなわち、半導体モジュール９１は一般に、トランスファー成形等の樹脂成形を利用して製造される。この場合、制御端子９５とパワー端子９４とを、２個の金型の間に挟む必要があるため、制御端子９５とパワー端子９４とは、同一平面上に配置する必要がある。このような制限の下、多数のパワー端子９４と制御端子９５とを形成しようとすると、封止部材９３の側面９３１を長くする必要が生じ、半導体モジュール９１が大型化しやすくなる。
一方、半導体モジュール９１を大型化できない場合は、制御端子９５の数を制限する必要が生じる。そうすると、半導体モジュール９１に搭載できる機能を限定せざるを得ない。そこで、多数の制御端子を形成でき、かつ小型化が可能な半導体モジュールが望まれている。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、多数の制御端子を形成でき、かつ小型化できる半導体モジュールを提供しようとするものである。
本発明の第１の態様は、複数の半導体素子と、
金属板からなり、少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続されたパワー端子と、
少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続した制御端子と、
上記半導体素子を封止すると共に、上記パワー端子及び上記制御端子の一部を封止する封止部材とを備え、
上記パワー端子の主面には絶縁膜が設けられており、該絶縁膜におけるパワー端子と反対側の表面に上記制御端子が形成され、
上記絶縁膜は感光性樹脂であることを特徴とする半導体モジュールにある（請求項１）。
また、本発明の第２の態様は、複数の半導体素子と、
金属板からなり、少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続されたパワー端子と、
少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続した制御端子と、
上記半導体素子を封止すると共に、上記パワー端子及び上記制御端子の一部を封止する封止部材とを備え、
上記パワー端子の主面には絶縁膜が設けられており、該絶縁膜におけるパワー端子と反対側の表面に上記制御端子が形成され、
上記半導体素子と上記制御端子とは、ワイヤボンディングにより接続されていることを特徴とする半導体モジュールにある（請求項２）。
また、本発明の第３の態様は、複数の半導体素子と、
金属板からなり、少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続されたパワー端子と、
少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続した制御端子と、
上記半導体素子を封止すると共に、上記パワー端子及び上記制御端子の一部を封止する封止部材とを備え、
上記パワー端子の主面には絶縁膜が設けられており、該絶縁膜におけるパワー端子と反対側の表面に上記制御端子が形成され、
上記制御端子は、一部が上記封止部材から露出した露出部となっており、上記パワー端子のうち上記露出部を設けた箇所は、該露出部を設けた側とは反対側の主面が上記封止部材によって支持されていることを特徴とする半導体モジュールにある（請求項３）。
また、本発明の第４の態様は、複数の半導体素子と、
金属板からなり、少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続されたパワー端子と、
少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続した制御端子と、
上記半導体素子を封止すると共に、上記パワー端子及び上記制御端子の一部を封止する封止部材とを備え、
上記パワー端子の主面には絶縁膜が設けられており、該絶縁膜におけるパワー端子と反対側の表面に上記制御端子が形成され、
スイッチング素子と、該スイッチング素子に逆並列接続したフリーホイールダイオードと、温度センス用ダイオードとを上記半導体素子として備え、これら３種類の上記半導体素子からなる半導体素子群を少なくとも６個備えていることを特徴とする半導体モジュールにある（請求項４）。
金属板からなり、少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続されたパワー端子と、
少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続した制御端子と、
上記半導体素子を封止すると共に、上記パワー端子及び上記制御端子の一部を封止する封止部材とを備え、
上記パワー端子の主面には絶縁膜が設けられており、該絶縁膜におけるパワー端子と反対側の表面に上記制御端子が形成され、
上記絶縁膜は感光性樹脂であることを特徴とする半導体モジュールにある（請求項１）。
また、本発明の第２の態様は、複数の半導体素子と、
金属板からなり、少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続されたパワー端子と、
少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続した制御端子と、
上記半導体素子を封止すると共に、上記パワー端子及び上記制御端子の一部を封止する封止部材とを備え、
上記パワー端子の主面には絶縁膜が設けられており、該絶縁膜におけるパワー端子と反対側の表面に上記制御端子が形成され、
上記半導体素子と上記制御端子とは、ワイヤボンディングにより接続されていることを特徴とする半導体モジュールにある（請求項２）。
また、本発明の第３の態様は、複数の半導体素子と、
金属板からなり、少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続されたパワー端子と、
少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続した制御端子と、
上記半導体素子を封止すると共に、上記パワー端子及び上記制御端子の一部を封止する封止部材とを備え、
上記パワー端子の主面には絶縁膜が設けられており、該絶縁膜におけるパワー端子と反対側の表面に上記制御端子が形成され、
上記制御端子は、一部が上記封止部材から露出した露出部となっており、上記パワー端子のうち上記露出部を設けた箇所は、該露出部を設けた側とは反対側の主面が上記封止部材によって支持されていることを特徴とする半導体モジュールにある（請求項３）。
また、本発明の第４の態様は、複数の半導体素子と、
金属板からなり、少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続されたパワー端子と、
少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続した制御端子と、
上記半導体素子を封止すると共に、上記パワー端子及び上記制御端子の一部を封止する封止部材とを備え、
上記パワー端子の主面には絶縁膜が設けられており、該絶縁膜におけるパワー端子と反対側の表面に上記制御端子が形成され、
スイッチング素子と、該スイッチング素子に逆並列接続したフリーホイールダイオードと、温度センス用ダイオードとを上記半導体素子として備え、これら３種類の上記半導体素子からなる半導体素子群を少なくとも６個備えていることを特徴とする半導体モジュールにある（請求項４）。
本発明の作用効果について説明する。本発明では、パワー端子の表面に、絶縁膜を介して制御端子を形成した。このようにすると、制御端子をパワー端子に重ねて配置できるため、パワー端子とパワー端子との間等に制御端子を形成しなくてすむ。そのため、パワー端子間の隙間を狭くすることが可能になり、半導体モジュールをより小型化することができる。
また、従来のように制御端子が単独で封止部材から突出している場合は（図１２参照）、容易に折れ曲がらないよう、制御端子を太く厚い金属材料で形成する必要があったが、本発明では制御端子の強度を高める必要はないため、制御端子を薄く、かつ細く形成することができる。そのため、制御端子を高密度に形成でき、多数の制御端子を設けることができる。
以上のごとく、本発明によれば、多数の制御端子を形成でき、かつ小型化できる半導体モジュールを提供することができる。
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明の第１の態様において、上記絶縁膜は感光性樹脂である（請求項１）。
そのため、プリント配線基板等を製造する際の露光技術を使うことにより、パワー端子の必要な箇所にのみ絶縁膜を形成することが容易になる。例えば、パワー端子のうち、他の部品に接続する部分は絶縁膜を形成せず、制御端子を設ける部分にのみ絶縁膜を形成することを、容易に行うことができる。
本発明の第１の態様において、上記絶縁膜は感光性樹脂である（請求項１）。
そのため、プリント配線基板等を製造する際の露光技術を使うことにより、パワー端子の必要な箇所にのみ絶縁膜を形成することが容易になる。例えば、パワー端子のうち、他の部品に接続する部分は絶縁膜を形成せず、制御端子を設ける部分にのみ絶縁膜を形成することを、容易に行うことができる。
また、本発明の第２の態様において、上記半導体素子と上記制御端子とは、ワイヤボンディングにより接続されている（請求項２）。
そのため、半導体素子と制御端子とを容易に、かつ僅かな金属材料で接続することができる。すなわち、制御端子と半導体素子とをワイヤボンディングした場合、ワイヤに電流が流れることになるが、制御端子に流れる電流は少ないので、ワイヤが抵抗熱で切断する不具合は生じにくい。そのため、半導体素子と制御端子とは、バスバー等の大電流を流せる金属部材で接続する必要はなく、細いワイヤで充分に接続可能である。これにより、半導体モジュールの製造コストを低減することができる。
そのため、半導体素子と制御端子とを容易に、かつ僅かな金属材料で接続することができる。すなわち、制御端子と半導体素子とをワイヤボンディングした場合、ワイヤに電流が流れることになるが、制御端子に流れる電流は少ないので、ワイヤが抵抗熱で切断する不具合は生じにくい。そのため、半導体素子と制御端子とは、バスバー等の大電流を流せる金属部材で接続する必要はなく、細いワイヤで充分に接続可能である。これにより、半導体モジュールの製造コストを低減することができる。
また、本発明の第３の態様において、上記制御端子は、一部が上記封止部材から露出した露出部となっており、上記パワー端子のうち上記露出部を設けた箇所は、該露出部を設けた側とは反対側の主面が上記封止部材によって支持されている（請求項３）。
そのため、制御端子と制御回路基板とを接続する作業を容易に行うことができる。すなわち、これらの接続作業を行う際には、例えば、制御回路基板とパワー端子とをパワー端子の板厚方向に接近させ、制御回路基板の端子を上記露出部に接触させる。この際、パワー端子のうち露出部を設けた側とは反対側の主面を封止部材で支持しておけば、パワー端子がぐらつきにくくなり、接続作業を安定して行うことができる。
そのため、制御端子と制御回路基板とを接続する作業を容易に行うことができる。すなわち、これらの接続作業を行う際には、例えば、制御回路基板とパワー端子とをパワー端子の板厚方向に接近させ、制御回路基板の端子を上記露出部に接触させる。この際、パワー端子のうち露出部を設けた側とは反対側の主面を封止部材で支持しておけば、パワー端子がぐらつきにくくなり、接続作業を安定して行うことができる。
また、本発明の第４の態様では、スイッチング素子と、該スイッチング素子に逆並列接続したフリーホイールダイオードと、温度センス用ダイオードとを上記半導体素子として備え、これら３種類の上記半導体素子からなる半導体素子群を少なくとも６個備えている（請求項４）。
このように、６個の上記半導体素子群を１個の半導体モジュール内に設けることにより、直流電力と３相交流電力との間で電力変換を行う電力変換回路を、１個の半導体モジュールのみを使って構成することができる。そのため、複数の半導体モジュールを使用する場合と比較して、半導体モジュール同士をバスバー等で接続する工程を行う必要がなくなり、電力変換装置の製造工程を簡素化することができる。また、バスバーの使用量が減るので、電力変換装置を小型化することができる。
このように、６個の上記半導体素子群を１個の半導体モジュール内に設けることにより、直流電力と３相交流電力との間で電力変換を行う電力変換回路を、１個の半導体モジュールのみを使って構成することができる。そのため、複数の半導体モジュールを使用する場合と比較して、半導体モジュール同士をバスバー等で接続する工程を行う必要がなくなり、電力変換装置の製造工程を簡素化することができる。また、バスバーの使用量が減るので、電力変換装置を小型化することができる。
また、上記半導体素子の一部はＩＧＢＴ素子であり、上記制御端子は、上記ＩＧＢＴ素子のエミッタをなす上記パワー端子の主面に上記絶縁膜を介して形成されていることが好ましい（請求項５）。
制御端子とコレクタ端子との間の電位差は大きく、例えば電力変換回路を構成する場合は数百Ｖにもなる。これに対して、制御端子とエミッタ端子との間の電位差は、十数Ｖ程度である。そのため、エミッタ端子として使用するパワー端子の表面に制御端子を形成すれば、電位差が小さいので、薄い絶縁膜を使っても、パワー端子と制御端子とを充分に絶縁することができる。
制御端子とコレクタ端子との間の電位差は大きく、例えば電力変換回路を構成する場合は数百Ｖにもなる。これに対して、制御端子とエミッタ端子との間の電位差は、十数Ｖ程度である。そのため、エミッタ端子として使用するパワー端子の表面に制御端子を形成すれば、電位差が小さいので、薄い絶縁膜を使っても、パワー端子と制御端子とを充分に絶縁することができる。
（実施例１）
本発明の実施例にかかる半導体モジュールにつき、図１〜図１０を用いて説明する。
図１、図２に示すごとく、本例の半導体モジュール１は、複数の半導体素子２（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、パワー端子４と、制御端子５と、封止部材３とを備える。
パワー端子４は、金属板からなり、半導体素子２ａ，２ｂに電気的に接続されている。また、制御端子５は、半導体素子２ａ，２ｃに電気的に接続されている。封止部材３は、半導体素子２を封止すると共に、パワー端子４及び制御端子５の一部を封止している。
図３に示すごとく、パワー端子４の主面には絶縁膜６が設けられている。そして、絶縁膜６におけるパワー端子４と反対側の表面６０に制御端子５が形成されている。
以下、詳説する。
本発明の実施例にかかる半導体モジュールにつき、図１〜図１０を用いて説明する。
図１、図２に示すごとく、本例の半導体モジュール１は、複数の半導体素子２（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、パワー端子４と、制御端子５と、封止部材３とを備える。
パワー端子４は、金属板からなり、半導体素子２ａ，２ｂに電気的に接続されている。また、制御端子５は、半導体素子２ａ，２ｃに電気的に接続されている。封止部材３は、半導体素子２を封止すると共に、パワー端子４及び制御端子５の一部を封止している。
図３に示すごとく、パワー端子４の主面には絶縁膜６が設けられている。そして、絶縁膜６におけるパワー端子４と反対側の表面６０に制御端子５が形成されている。
以下、詳説する。
本例の半導体モジュール１は、図１に示すごとく、スイッチング素子２ａと、該スイッチング素子２ａに逆並列接続したフリーホイールダイオード２ｂと、温度センス用ダイオード２ｃとを半導体素子２として備える。そして、これら３種類の半導体素子２からなる半導体素子群２０（２０ａ〜２０ｆ）を６個備えている。この６個の半導体素子群２０ａ〜２０ｆによって、電力変換回路を構成している（図４参照）。
本例では、図７に示すごとく、スイッチング素子２ａとしてＩＧＢＴ素子を使用している。ＩＧＢＴ素子２ａには、ゲート端子５ｃと、エミッタ電流の一部を取り出して測定するためのセンスエミッタ５ｄと、ゲート電流を通電する帰還経路としてのケルビンエミッタ５ｅが、制御端子５として接続されている。
また、ＩＧＢＴ素子２ａと温度センス用ダイオード２ｃとは一体に形成されている。温度センス用ダイオード２ｃには、アノード端子５ａとカソード端子５ｂとが制御端子５として接続されている。これらの制御端子５には、制御回路基板７（図５参照）が接続している。温度センス用ダイオード２ｃの順方向電圧を測定することにより、ＩＧＢＴ素子２ａの温度を測定することができる。制御回路基板７は、ＩＧＢＴ素子２ａの温度が高すぎると判断した場合、エミッタ電流を減少させる等して発熱を減少させるよう制御を行う。
一方、図４に示すごとく、パワー端子４には、直流電源の正電極に接続される正極端子４ｐと、直流電源の負電極に接続される負極端子４ｎと、交流負荷に接続される交流端子４ｕ，４ｖ，４ｗとがある。
本例では上述したように、６個の半導体素子群２０ａ〜２０ｆによって電力変換回路を構成している。図４に示すごとく、半導体素子群２０ａ，２０ｂ，２０ｃに属するＩＧＢＴ素子２ａのコレクタ端子は、正極端子４ｐに接続されている。また、半導体素子群２０ｄ，２０ｅ，２０ｆに属するＩＧＢＴ素子２ａのエミッタ端子は、負極端子４ｎに接続されている。
本例では上述したように、６個の半導体素子群２０ａ〜２０ｆによって電力変換回路を構成している。図４に示すごとく、半導体素子群２０ａ，２０ｂ，２０ｃに属するＩＧＢＴ素子２ａのコレクタ端子は、正極端子４ｐに接続されている。また、半導体素子群２０ｄ，２０ｅ，２０ｆに属するＩＧＢＴ素子２ａのエミッタ端子は、負極端子４ｎに接続されている。
そして、半導体素子群２０ａに属するＩＧＢＴ素子２ａのエミッタ端子と、半導体素子群２０ｄに属するＩＧＢＴ素子２ａのコレクタ端子とを接続し、この接続した部分から交流端子４ｕを取り出している。半導体素子群２０ｂ，２０ｅ及び半導体素子群２０ｃ，２０ｆについても同様になっている。
上述したように、制御端子５には制御回路基板７が取り付けられる。この制御回路基板７によってＩＧＢＴ素子２ａのスイッチング動作を制御する。これにより、正極端子４ｐと負極端子４ｎとの間に印加された直流電力を三相交流電力に変換し、交流端子４ｕ，４ｖ，４ｗから出力する。
図１に示すごとく、半導体モジュール１は、金属製の放熱板１０ａ〜１０ｄを備える。ＩＧＢＴ素子２ａのうち、一方の主面にはエミッタ電極が形成されており（図６参照）、反対側の主面にはコレクタ電極が形成されている。ＩＧＢＴ素子２ａのコレクタ電極およびフリーホイールダイオード２ｂのカソードは、放熱板１０に接続されている。また、半導体素子群２０ａ，２０ｂ，２０ｃに属するＩＧＢＴ素子２ａ及びフリーホイールダイオード２ｂは、共通の放熱板１０ａに接続されている。この共通の放熱板１０ａには、正極端子４ｐが接続している。
また、半導体素子群２０ｄ，２０ｅ，２０ｆに属するＩＧＢＴ素子２ａ及びフリーホイールダイオード２ｂは、それぞれ放熱板１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに接続されている。半導体素子群２０ｄ，２０ｅ，２０ｆに属するＩＧＢＴ素子２ａのエミッタ電極と、フリーホイールダイオード２ｂのアノードには、負極端子４ｎが接続している。
また、半導体素子群２０ａ，２０ｂ，２０ｃに属するＩＧＢＴ素子２ａのエミッタ電極と、フリーホイールダイオード２ｂのアノードには、交流端子４ｕ，４ｖ，４ｗがそれぞれ接続している。また、交流端子４ｕ，４ｖ，４ｗは、放熱板１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにも、それぞれ接続している。
負極端子４ｎと、交流端子４ｕ，４ｖ，４ｗの表面には、感光性樹脂からなる絶縁膜６が形成されている。そして、この絶縁膜６上に、パワー端子４よりも薄い導電膜からなる制御端子５が形成されている。ＩＧＢＴ素子２ａと制御端子５とは、ワイヤボンディングされている。
個々の制御端子５は、該制御端子５が属する半導体素子群２０の、ＩＧＢＴ素子２ａのエミッタ電極に接続したパワー端子４に形成されている。例えば、半導体素子群２０ａの制御端子５は、交流端子４ｕの表面に、絶縁膜６を介して形成されている。また、半導体素子群２０ｂの制御端子５は、交流端子４ｖの表面に形成されており、半導体素子群２０ｃの制御端子５は、交流端子４ｗの表面に形成されている。また、半導体素子群２０ｄ，２０ｅ，２０ｆの制御端子５は、負極端子４ｎに形成されている。なお、正極端子４ｐの表面には、制御端子５を形成していない。
一方、図３に示すごとく、制御端子５は、一部が封止部材３から露出した露出部５０となっている。そして、パワー端子４のうち露出部５０を設けた箇所は、該露出部５０を形成した側とは反対側の主面４０が封止部材３によって支持されている。
図５に示すごとく、半導体モジュール１に冷却器８を取り付け、制御端子５に制御回路基板７を接続すると共に、リアクトルやコンデンサ等の他の電子部品（図示しない）を接続すると、電力変換装置を形成することができる。冷却器８は金属製であり、冷媒が流れる流路８０が内部に形成されている。また、冷却器８と放熱板１０との間には、絶縁部材１１が介在している。
制御回路基板７は、接続用の端子（ばね部材１３）を備える。ばね部材１３の先端を制御端子５に押し付けることにより、ばね部材１３と制御端子５とを電気的に接続している。また、図５に示すごとく、ボルト１２を使うことにより、制御回路基板７を冷却器８に固定している。
次に、半導体モジュール１の製造方法について説明する。図８〜図１０に示すごとく、本例の半導体モジュール１は、トランスファー成形によって製造される。半導体モジュール１を製造する際には、まず図８に示すごとく、半導体モジュール１の、封止部材３を除いた部分を予め組み立てておき、これを２個の成形型１４ａ，１４ｂの間に配置する。パワー端子４、半導体素子２、放熱板１０等は、成形型１４ａ，１４ｂ間に形成した空間Ｓ内に収納する。また、パワー端子４のうち、封止部材３から突出する部分４００は、２個の成形型１４ａ，１４ｂで挟持する。
一方の成形型１４ａには注入口１５が形成されている。図９に示すごとく、注入口１５から流動状態の樹脂３０を空間Ｓ内に注入し、固化させると、半導体モジュール１が形成される。その後、図１０に示すごとく、成形型１４ａ，１４ｂを分離し、半導体モジュール１を取り出す。
なお、樹脂３０を注入する際（図９参照）、露出部５０と成形型１４ａとの間に隙間ができると、この隙間に樹脂が入り、露出部５０の表面が樹脂で覆われる場合がある。その結果、露出部５０を制御回路基板７に接続することが困難になる恐れがある。この不具合を防止するために、図８、図９に示すごとく、成形型１４ｂに突部１４０が形成されている。成形型１４ａ，１４ｂを組み合わせると、突部１４０がパワー端子４に当接する。これにより、パワー端子４を成形型１４ａ側へ押圧し、露出部５０と成形型１４ａとの間に隙間ができないようにしている。
なお、図１０に示すごとく、成形型１４ａ，１４ｂを分離すると、半導体モジュール１から突部１４０が抜けて、封止部材３に凹部３５が形成される。
なお、図１０に示すごとく、成形型１４ａ，１４ｂを分離すると、半導体モジュール１から突部１４０が抜けて、封止部材３に凹部３５が形成される。
本例の作用効果について説明する。本例では、図１、図３に示すごとく、パワー端子４の表面に、絶縁膜６を介して制御端子５を形成した。このようにすると、制御端子５をパワー端子４に重ねて配置できるため、パワー端子４とパワー端子４との間等に制御端子５を形成しなくてすむ。そのため、パワー端子４間の隙間を狭くすることが可能になり、半導体モジュール１をより小型化することができる。
また、従来のように制御端子５が単独で封止部材３から突出している場合は（図１２参照）、容易に折れ曲がらないよう、制御端子５を太く厚い金属材料で形成する必要があったが、本例では制御端子５の強度を高める必要はないため、制御端子５を薄く、かつ細く形成することができる。そのため、制御端子５を高密度に形成でき、多数の制御端子５を設けることができる。
また、本例では、絶縁膜６として感光性樹脂を使用している。
このようにすると、プリント配線基板等を製造する際の露光技術を使うことにより、パワー端子４の必要な箇所にのみ絶縁膜６を形成することが容易になる。例えば図１に示すごとく、パワー端子４ｎ，４ｕ，４ｖ，４ｗのうち、他の部品に接続する部分は絶縁膜６を形成せず、制御端子５を設ける部分にのみ絶縁膜６を形成することを、容易に行うことができる。
このようにすると、プリント配線基板等を製造する際の露光技術を使うことにより、パワー端子４の必要な箇所にのみ絶縁膜６を形成することが容易になる。例えば図１に示すごとく、パワー端子４ｎ，４ｕ，４ｖ，４ｗのうち、他の部品に接続する部分は絶縁膜６を形成せず、制御端子５を設ける部分にのみ絶縁膜６を形成することを、容易に行うことができる。
また、本例では、図１に示すごとく、半導体素子２と制御端子５とは、ワイヤボンディングにより接続されている。
このようにすると、半導体素子２と制御端子５とを容易に、かつ僅かな金属材料で接続することができる。すなわち、制御端子５と半導体素子２とをワイヤボンディングした場合、ワイヤに電流が流れることになるが、制御端子５に流れる電流は少ないので、ワイヤが抵抗熱で切断する不具合は生じにくい。そのため、半導体素子２と制御端子５とは、バスバー等の大電流を流せる金属部材で接続する必要はなく、細いワイヤで充分に接続可能である。これにより、半導体モジュール１の製造コストを低減することができる。
このようにすると、半導体素子２と制御端子５とを容易に、かつ僅かな金属材料で接続することができる。すなわち、制御端子５と半導体素子２とをワイヤボンディングした場合、ワイヤに電流が流れることになるが、制御端子５に流れる電流は少ないので、ワイヤが抵抗熱で切断する不具合は生じにくい。そのため、半導体素子２と制御端子５とは、バスバー等の大電流を流せる金属部材で接続する必要はなく、細いワイヤで充分に接続可能である。これにより、半導体モジュール１の製造コストを低減することができる。
また、本例では図３に示すごとく、パワー端子４のうち露出部５０を設けた箇所は、該露出部５０を形成した側とは反対側の主面４０が封止部材３によって支持されている。
このようにすると、制御端子５と制御回路基板７とを接続する作業を容易に行うことができる。すなわち、これらの接続作業を行う際には、図５に示すごとく、制御回路基板７とパワー端子４とを該パワー端子４の板厚方向に接近させ、制御回路基板７の端子（ばね部材１３）を露出部５０に接触させる。この際、パワー端子４のうち露出部５０を設けた側とは反対側の主面４０を封止部材３で支持しておけば、パワー端子４がぐらつきにくくなり、接続作業を安定して行うことができる。
このようにすると、制御端子５と制御回路基板７とを接続する作業を容易に行うことができる。すなわち、これらの接続作業を行う際には、図５に示すごとく、制御回路基板７とパワー端子４とを該パワー端子４の板厚方向に接近させ、制御回路基板７の端子（ばね部材１３）を露出部５０に接触させる。この際、パワー端子４のうち露出部５０を設けた側とは反対側の主面４０を封止部材３で支持しておけば、パワー端子４がぐらつきにくくなり、接続作業を安定して行うことができる。
また、本例では図１、図４に示すごとく、スイッチング素子２ａと、フリーホイールダイオード２ｂと、温度センス用ダイオード２ｃとからなる半導体素子群２０を６個備える。そして、この６個の半導体素子群２０ａ〜２０ｆによって、電力変換回路を構成している。
このようにすると、１個の半導体モジュール１のみを使って電力変換回路を構成することができる。そのため、複数の半導体モジュール１を使用する場合と比較して、半導体モジュール１同士をバスバー等で接続する工程を行う必要がなくなり、電力変換装置の製造工程を簡素化することができる。また、バスバーの使用量が減るので、電力変換装置を小型化することができる。
このようにすると、１個の半導体モジュール１のみを使って電力変換回路を構成することができる。そのため、複数の半導体モジュール１を使用する場合と比較して、半導体モジュール１同士をバスバー等で接続する工程を行う必要がなくなり、電力変換装置の製造工程を簡素化することができる。また、バスバーの使用量が減るので、電力変換装置を小型化することができる。
また、図１に示すごとく、制御端子５は、ＩＧＢＴ素子２ａのエミッタをなすパワー端子４の主面に絶縁膜６を介して形成されている。
制御端子５とコレクタ端子との間の電位差は大きく、例えば電力変換回路を構成する場合は数百Ｖにもなる。これに対して、制御端子５とエミッタ端子との間の電位差は、十数Ｖ程度である。そのため、エミッタ端子として使用するパワー端子４の表面に制御端子５を形成すれば、電位差が小さいので、薄い絶縁膜６を使っても、パワー端子４と制御端子５とを充分に絶縁することができる。
制御端子５とコレクタ端子との間の電位差は大きく、例えば電力変換回路を構成する場合は数百Ｖにもなる。これに対して、制御端子５とエミッタ端子との間の電位差は、十数Ｖ程度である。そのため、エミッタ端子として使用するパワー端子４の表面に制御端子５を形成すれば、電位差が小さいので、薄い絶縁膜６を使っても、パワー端子４と制御端子５とを充分に絶縁することができる。
以上のごとく、本例によれば、多数の制御端子を形成でき、かつ小型化できる半導体モジュールを提供することができる。
１ 半導体モジュール
２ 半導体素子
３ 封止部材
４ パワー端子
５ 制御端子
６ 絶縁膜
７ 制御回路基板
２ 半導体素子
３ 封止部材
４ パワー端子
５ 制御端子
６ 絶縁膜
７ 制御回路基板
Claims (5)
- 複数の半導体素子と、
金属板からなり、少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続されたパワー端子と、
少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続した制御端子と、
上記半導体素子を封止すると共に、上記パワー端子及び上記制御端子の一部を封止する封止部材とを備え、
上記パワー端子の主面には絶縁膜が設けられており、該絶縁膜におけるパワー端子と反対側の表面に上記制御端子が形成され、
上記絶縁膜は感光性樹脂であることを特徴とする半導体モジュール。 - 複数の半導体素子と、
金属板からなり、少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続されたパワー端子と、
少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続した制御端子と、
上記半導体素子を封止すると共に、上記パワー端子及び上記制御端子の一部を封止する封止部材とを備え、
上記パワー端子の主面には絶縁膜が設けられており、該絶縁膜におけるパワー端子と反対側の表面に上記制御端子が形成され、
上記半導体素子と上記制御端子とは、ワイヤボンディングにより接続されていることを特徴とする半導体モジュール。 - 複数の半導体素子と、
金属板からなり、少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続されたパワー端子と、
少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続した制御端子と、
上記半導体素子を封止すると共に、上記パワー端子及び上記制御端子の一部を封止する封止部材とを備え、
上記パワー端子の主面には絶縁膜が設けられており、該絶縁膜におけるパワー端子と反対側の表面に上記制御端子が形成され、
上記制御端子は、一部が上記封止部材から露出した露出部となっており、上記パワー端子のうち上記露出部を設けた箇所は、該露出部を設けた側とは反対側の主面が上記封止部材によって支持されていることを特徴とする半導体モジュール。 - 複数の半導体素子と、
金属板からなり、少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続されたパワー端子と、
少なくとも一部の上記半導体素子に電気的に接続した制御端子と、
上記半導体素子を封止すると共に、上記パワー端子及び上記制御端子の一部を封止する封止部材とを備え、
上記パワー端子の主面には絶縁膜が設けられており、該絶縁膜におけるパワー端子と反対側の表面に上記制御端子が形成され、
スイッチング素子と、該スイッチング素子に逆並列接続したフリーホイールダイオードと、温度センス用ダイオードとを上記半導体素子として備え、これら３種類の上記半導体素子からなる半導体素子群を少なくとも６個備えていることを特徴とする半導体モジュール。 - 請求項１〜請求項４のいずれか１項において、上記半導体素子の一部はＩＧＢＴ素子であり、上記制御端子は、上記ＩＧＢＴ素子のエミッタをなす上記パワー端子の主面に上記絶縁膜を介して形成されていることを特徴とする半導体モジュール。
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